Agile Einführung von Standard-IoT-Lösungen bei Mittelständlern

21. Februar 2018

Das Internet of Things (IoT) wird häufig als komplizierte Zukunftstechnologie wahrgenommen. Kein Wunder, malen einführende Präsentationen doch häufig die gigantische, über uns hereinbrechende Datenflut an die Wand. Ist IoT also nur etwas für Großunternehmen mit Innovationsabteilung und üppigen Forschungsbudgets? Nein! Auch Mittelständler können mit Standard-IoT-Lösungen schnell eine funktionierende Basis legen und die Chancen des Internet of Things für sich nutzen. Wir illustrieren den typischen Verlauf der Einführung einer solchen Standard-IoT-Lösung anhand des fiktiven Fallbeispiels eines mittelständischen Mini-Blockheizkraftwerk-Herstellers.

Mit Basis-Funktionalitäten eine Grundlage für die IoT-Lösung schaffen

Zuerst wird für den Hersteller eine IoT-Standard-Instanz in der Cloud bereitgestellt. In dieser konfiguriert das Projektteam mit den Fachexperten des Herstellers die Regeln für die Verarbeitung der erwarteten Geräte-Daten des Blockheizkraftwerks (BHKW). Seine BHKWs hat der Hersteller mit einem Gateway ausgerüstet, das die Betriebsdaten und die Sensorinformationen minütlich über (W)LAN und das Internet verschlüsselt an die zentrale IoT-Lösung überträgt. Der Betreiber des BHKWs lädt eine IoT-App auf sein Mobilgerät herunter, scannt einen QR-Code des BHKWs und meldet dieses so an der zentralen IoT-Lösung an. Mit seinen Mobilgeräten kann er nunmehr auch die aktuellen Daten seiner angemeldeten Geräte einsehen. Die IoT-Lösung wendet die fachlichen Regeln bei Eingang der Gerätedaten an. Sind diese außerhalb des Sollbereichs erfolgt eine Alarmierung des Betreibers. Die Gerätedaten werden von der IoT-Lösung in einer Datenbank abgelegt, in einem Datawarehouse aufbereitet und langfristig archiviert. Der Betreiber kann so den aktuellen Zustand und die Historie analysieren und bei einer Alarmierung seine Maßnahmen festlegen. Per Fernsteuerung kann er den Betriebsmodus des BHKW ändern oder dieses auch abschalten. Bei einer nötigen Reparatur oder außerplanmäßigen Wartung der Anlage, kann er den Service-Techniker instruieren, direkt mit den richtigen Werkzeugen und Ersatzteilen anzufahren.

IoT-Daten – eine Fundgrube für alle Unternehmensbereiche

Für den Hersteller sind die IoT-Informationen eine Fundgrube. Über alle verschiedenen Geräteklassen und Modellversionen seiner BHKWs hinweg erhält er Informationen über die Nutzungs- und Belastungsprofile sowie die kritischen Geräte-Situationen und -Ausfälle. Die Entwicklungsabteilung kann diese Informationen nutzen, um Schwachstellen zu identifizieren und auf typische Lastprofile hin anzupassen. In moderner PLM/ALM-Software (Product/Application Lifecycle Management) werden diese Gerätedaten direkt verarbeitet und an die Entwicklung weitergeleitet. Diese kann durch Anpassung der Steuersoftware des BHKWs und Aufspielen der neuen Softwareversion unmittelbar gegensteuern, bevor es zu Problemen bei den Kunden kommt. Die Service-Abteilungen schließen aus den Informationen auf die Belastung und Abnutzung des Heizkessels zurück. Ein modernes Asset-Management-System berechnet aus den IoT-Informationen die Restlebensdauer oder den spätesten Zeitpunkt für die nächste Wartungsmaßnahme. Für den Vertrieb eine guter Ausgangspunkt, um mit dem Kunden über Wartungs- und Neukauf-Optionen zu sprechen.

Agiler Ausbau der IoT-Lösung

Ist die IoT-Lösung einmal eingerichtet, ergeben sich vielfältige Möglichkeiten, deren Funktionalität auszubauen und neue Geschäftschancen wahrzunehmen. In der Cloud liegen fertige Machine-Learning-Services bereit, um aus den IoT-Daten tiefere Einsichten zu gewinnen. Mit Predictive-Maintenance-Algorithmen werden optimale Inspektions- und Wartungsstrategien berechnet und die Fristen für die präventive Wartung angepasst. Für das Qualitätsmanagement überprüfen entsprechende Services, ob die Kontrollwerte aus dem Sollbereich driften. Zu der entsprechenden Warnung wird gleichzeitig ein Evidenz-Wert berechnet. So wird der Hersteller frühzeitig auf Qualitäts- und Garantie-Probleme seiner BHKWs aufmerksam gemacht ohne zu viel Zeit auf Fehlalarme zu verschwenden.

Eine weitere interessante Chance bietet die Vernetzung unterschiedlicher Akteure der Gebäudetechnik oder des Energiemarktes. Diese melden den Bedarf oder ein Angebot sowie Preise oder Kosten für Energie-Leistungen an. In der zentralen IoT-Lösung können dann über mehrere einzelne Geräte hinweg optimale Entscheidungen getroffen werden. Der Betriebsmodus des oder der angeschlossenen Geräte wird dann per Fernsteuerung oder nach Freigabe durch den Betreiber geändert. Die Anfragen und Lieferungen werden protokolliert und abgerechnet. Bei entsprechenden Anforderungen erfolgt für mehrere Akteure eine gemeinsame Buchführung in einer Blockchain.

IoT-Lösungen in verschiedenen Branchen

Dieser typische Verlauf einer IoT-Einführung lässt sich auf fast alle Branchen übertragen. Eher einfache Geräte wie Aufzüge, Drucker oder Hausgeräte haben eine ähnliche Charakteristik wie im obigen Beispiel für BHKWs beschrieben. Für komplexere Maschinen, zum Beispiel Fahrzeuge oder Industrie-Maschinen werden mehr Daten häufiger, in manchen Fällen sekündlich, an die IoT-Lösung übertragen. Dies soll eine lückenlose Überwachung der komplexen, teilweise sehr teuren Geräte ermöglichen. Auf der anderen Seite kann es zweckmäßig sein, z. B. für die Überwachung von Infrastrukturelementen, Brücken, Pipelines, Netzwerken, Straßenleuchten oder Gebäude-Komponenten, einzelne Sensor-Werte nur stündlich abzufragen. Hier möchte man sich eine persönliche Inspektion ersparen oder eine schleichende Abnutzung erkennen. Interessante Anwendungen ergeben sich in der Logistik durch die Überwachung von Laderäumen oder Containern. Diese werden mittels des Mobilfunk-Netzes an die zentrale IoT-Lösung angebunden und übermitteln so auch ihre GPS-Position. Der Auftraggeber überwacht so den Ort seiner Waren und den Verlauf der Lieferung, z. B. auch die Einhaltung der erforderlichen Umgebungstemperatur. Der Logistiker überwacht den Verbleib insbesondere der leeren Container und beugt so deren Verschwinden vor.

Nicht nur für Mittelständler sondern auch für größere Unternehmen macht es Sinn, eine solche Standard-IoT-Lösung mit Basisfunktionalitäten schnell einzuführen und diese dann Schritt für Schritt weiter auszubauen. Die Cloud mit ihrem Nutzungs-basierten Lizenzmodellen (SaaS) und der schnellen Bereitstellung von Instanzen und Kapazitäten befördert diese agile Vorgehensweise. Die erste Phase der Konzeptions- und Ideenfindung ist für das Internet of Things abgeschlossen. Jetzt sind die Macher und Umsetzer am Zug.

Dr. Hermann Stolle ist Solution Architect im IBM Watson-IoT Geschäftsbereich. Nach seiner Promotion in Mathematik am Zuse-Institut für Informationstechnik in Berlin berät er Kunden und Interessenten bei der Auswahl und dem Einsatz von intelligenter Software, zunächst bei der französischen ILOG (Intelligent LOGiciel) und seit 2009 bei IBM. Schwerpunkte seiner Tätigkeit liegen in den Bereichen Cognitive Intelligence und IoT sowie Advanced Analytics und Operations Research. Häufig lassen sich die Probleme dabei Standard-Aufgabenstellungen, wie zum Beispiel Predictive Maintenance, Supply-Chain-Planung, Advanced Planning and Scheduling, Transport-Optimierung, Kraftwerkeinsatzplanung, Netzwerk-Optimierung oder Marketing-Kampagnenplanung zuordnen. Neben der Einführung von Standard-Lösungen und Standard-Konzepten sind aber insbesondere Lösungen für die individuellen Aufgabenstellung der jeweiligen Unternehmen, zum Beispiel auch die optimierte Spielplanung der Fußball-Ligen, Gegenstand der Beratungs-Tätigkeit.

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